TP Chimie : Molécules et groupes caractéristiques

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TP Chimie : Molécules et groupes caractéristiques
Les molécules sont des assemblages de plusieurs atomes (par exemple deux dans le cas du dihydrogène, 21 pour
l'aspirine ou plusieurs milliers ou dizaines de milliers pour l'ADN ou les polymères). En chimie, on modélise cet
assemblage par des liaisons qui relient les atomes entre eux.
I. Formules des molécules
I.1. Formule brute
La formule brute (ou formule chimique) d'une molécule est une indication du nombre et du type d'atomes qui
la composent.
Par exemple, la molécule d'eau (H2O) est constituée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.
a) De quels atomes sont constituées les molécules d'éthanol (C2H6O), de glucose (C6H12O6), de caféine
(C8H10N4O2) et de paracétamol (C8H9NO2) ?
I.2. Formule développée
b) À l'aide des modèles moléculaires, représenter la molécule dont la formule chimique est C3H8O.
Dans les modèles moléculaires, les liaisons sont représentées par des bâtonnets et les atomes par des sphères de
tailles et de couleurs différentes (C en noir, H en blanc, O en rouge, N en bleu…).
c) Comparer la molécule « construite » avec celle des autres binômes. En déduire si la formule brute est
suffisante pour décrire une molécule.
Pour préciser la structure d'une molécule, on la représente par une formule développée. Cette formule fait
apparaître tous les atomes et toutes les liaisons chimiques de la molécule. Pour représenter une liaison chimique
entre deux atomes, on trace un trait entre ces deux atomes.
Par exemple, voici les formules développées de plusieurs molécules :
d) Sur la molécule de CAFÉÏNE, entourer :
- en vert les atomes qui ne sont liés qu'à un seul autre atome ;
- en bleu les atomes qui sont liés à deux autres atomes ;
- en rouge les atomes qui sont liés à trois autres atomes ;
- en noir les atomes qui sont liés à quatre autres atomes.

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e) De même, sur la molécule de LÉVOSIMENDAN, entourer :
- en vert les liaisons simples (un atome forme une seule liaison avec un autre atome) ;
- en bleu les liaisons doubles (un atome forme deux liaisons avec le même atome) ;
- en rouge les liaisons triples (un atome forme trois liaisons avec le même atome).
f) Sur les molécules précédentes, compter le nombre total de liaisons que forme chaque atome de carbone.
Que constate-t-on ?
g) Même question pour les atomes d'hydrogène, d'oxygène et d'azote.
h) En déduire les formules développées des molécules représentées ci-dessous.
I.3. Formule semi-développée
En général, afin de simplifier l'écriture des formules développées, on ne représente pas les liaisons avec les
atomes d'hydrogène, on indique simplement le nombre d'atomes d'hydrogène en indice à droite du symbole
H. Cette notation est appelée la formule semi-développée.
Par exemple :
i) Représenter les formules semi-développées des molécules de MÉTHOXYÉTHANE, de GLUCOSE et de
CAFÉÏNE. (voir page 1)
II. Isomérie
On considère les quatre molécules a), b), c) et d) ci-dessous :
éthylamine
propanone
acide éthanoïque
éthanol

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a) Déterminer la formule brute de chacune de ces quatre molécules. Que constate-t-on ?
Ces molécules sont appelées des isomères de constitution. En déduire la définition de ce terme.
b) En s'aidant des modèles moléculaires, trouver trois isomères de constitution de C3H9N et représenter leurs
formules semi-développées.
III. Groupes caractéristiques
À partir d'une série d'informations, il va falloir trouver le nom de chacune des six molécules suivantes. Toutes ces
molécules sont utilisées dans l'industrie pharmaceutique.
La réponse et la démarche doivent être rédigées sous forme d'un rapport en répondant aux questions suivantes :
a) Donner la formule développée de la molécule 5.
b) Identifier les six molécules en rédigeant une argumentation.

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Information 1 :
Les molécules utilisées pour leurs vertus thérapeutiques comportent des groupes d'atomes leur conférant des propriétés
chimiques spécifiques ; ces groupes d'atomes sont appelés groupes caractéristiques.
Exemples de groupes caractéristiques :
Information 2 :
L'acétyl-leucine, dont l'action sur le vertige de la souris a été découverte en 1957, est utilisée depuis avec succès en
clinique humaine comme médicament symptomatique des états vertigineux.
Cette molécule comporte un groupe carboxyle et un groupe amide.
Information 3 :
La kératose pilaire est une maladie de peau se caractérisant par une sécheresse importante et la présence de squames
(écailles de peau) très fines, ressemblant à des écailles de poisson, ce qui donne à la peau un aspect rêche.
Certains traitements thérapeutiques préconisent l'utilisation de modificateur de la kératinisation, tels que l'acide
salicylique et l'acide lactique.
Ces deux molécules possèdent les mêmes groupes caractéristiques : un groupe carboxyle et un groupe hydroxyle, mais
la molécule d'acide salicylique est cyclique, contrairement à celle d'acide lactique.
Information 4 :
Le paracétamol, l'aspirine et l'ibuprofène sont des espèces chimiques utilisées en médecine pour leurs propriétés
antalgique (ou analgésique) et antipyrétique (ou fébrifuge). Elles constituent le principe actif de nombreux
médicaments commercialisés sous des noms variés.
La molécule d'ibuprofène ne comporte qu'un groupe caractéristique : le groupe carboxyle.
La molécule d'aspirine comporte deux groupes caractéristiques : carboxyle et ester.
La molécule de paracétamol comporte deux groupes caractéristiques : amide et hydroxyle.
Information 5 :
L'aspirine est le nom usuel de l'acide acétylsalicylique. Cette molécule est synthétisée par transformation chimique de
l'acide salicylique.
Au cours de cette synthèse, le groupe hydroxyle de l'acide salicylique est transformé en groupe ester, tandis que le
reste de la molécule ne change pas.
Information 6 :
Contrairement à l'aspirine, le paracétamol peut généralement être utilisé par les
personnes qui suivent un traitement anticoagulant.
La synthèse du paracétamol est effectuée par transformation chimique du para-
aminophénol.
Au cours de cette synthèse, le groupe amine du para-aminophénol est transformé en
groupe amide, tandis que le reste de la molécule est inchangé.